SMR Små modulära kärnkraftverk

1 Story 2 TEMANꜜ

smr - små modulära reaktorer
Många SMR-enheter

Små kärnkraftverk finns sedan länge i u-båtar. Utmaningen är att bygga säkra och kostnadseffektiva små modulära kärnkraftverk för kommersiell användning. Om dessa frågor finns mycket olika åsikter vilket återspeglas i svaren.

Ett SMR har en storlek (nettoeffekt) på mellan 30 MW (Megawatt) och 300 MW. Som jämförelse konstruerades de tre reaktorerna i Oskarshamnꜜ för en effekt på 1.300-1.800 MW.

SVAR 2: Om radioaktivt kärnavfall och miljöaspekter. SMR farligare enligt studie   SVAR 3: Om kostnader och subventioner.

SMR-enheterna (Small Modular Reactors) är tänkta att byggas i fabrik(er) och i önskat antal placeras - om möjligt - i närheten av anläggningar med hög energiförbrukning såsom stålverk och batteritillverkare. Det är välkänt att kostnaderna per producerad enhet vanligen sjunker med ökande volym. Denna av ekonomer kallade Erfarenhetskurvan ser dock mycket olika ut för olika produkter. Ju större andel kopierbar mjukvara (program) slutprodukten innehåller desto mer minskar produktens eller tjänstens produktionskostnad över tiden. Att utveckla ett operativsystem för en mobiltelefon och en fabrik för de mest avancerade datachipen kostar stora summor men styckkostnaden per såld enhet sjunker dramatiskt med ökade volymer.

Det är oklart hur kostnadskurvan - här avsett som beställarens kostnad per installerat SMR - givet en ökande volym av SMR-enheter kommer att se ut. En faktor är de unika platsrelaterade kostnaderna, en annan är effekter av lokala och nationella tillståndsprocesser, en tredje är konkurrenssituation på marknaden, en fjärde är olika typer av nationella (statliga) subventioner och garantier. Som exempel på ytterligare faktorer kan nämnas hantering av kostnader för långtidslagring av radioaktivt avfall och risk- och försäkringskostnader. Man skulle kunna göra en uppdelning mellan "enbart" produktionskostnaden och tillkommande kostnader. Det är totalsumman som är avgörande vid kostnadsjämförelser mellan olika energislag. I en helhetsbedömning tillkommer andra faktorer utöver kostnaderna.

Två exempel: Med Rysslands angreppskrig mot Ukraina har vi sett hur sårbara kärnkraftverk är och hur detta utnyttjas av Ryssland med potentiellt ödesdigra konsekvenser för många - för lång tid. Följderna av ett skadat kärnkraftverk är väsentligt allvarligare än om ett eller flera vindkraft skadas eller förstörs.

Generationsskuld

En annan faktor är den Generationsskuld som olika energislag medför. Även en "förstörd" älv i Norrland kan restaureras på säg 100-200 år(?) Långtidslagring intecknar ett extremt stort antal kommande generationers välstånd och ekonomiska åtaganden. För somliga är detta acceptabelt medan det för andra inte är det.

Analys av risker avseende konstruktion och kostnader

Två professor inom kärnkraftsområdet på MIT i USA har nyligen publicerat en artikel om riskerna avseende konstruktionstid och kostnaderꜜ vid konstruktion av nya reaktorer.

En central observation i artikeln är att även om tillverkning av reaktorer kan nå ökad modularitet finns inte motsvarande skaleffekter på konstruktionplatsen. Således är eventuell modularitet och kostnadsreduktion i en fabrikstillverkning endast en del i en helhetsbedömning. Dessutom kommer olika tillverkare att ha olika grader av tillverkningsmodularitet.

Men riskreduceringen av en liten reaktor kompenserade bara den förlorade stordriftsekonomin i ett fåtal scenarier i förhållande till de stora reaktorerna, eftersom det fortfarande krävs betydande arbete på plats trots modularisering. (Ibid.) Original

Referenser
Skribent

Johan Schlasberg

BiBB.se

(bibb.se)
Publicerades: 2023.04.08

Uppdaterades: ....


2 Story

Om radioaktivt kärnavfall och miljöaspekter

Det kommer inte att finnas en samsyn om SMR-enheternas nukleära avfallsproblematik mellan förespråkarna för SMR och andra grupper. De senare kan vara både direkta motståndare och inte sällan universitetsforskare. Man bör uppmärksamma vem som har analyserat dessa frågor och när. Nya studier tillkommer löpande. Här presenteras en studie från Stanford universityꜜ som publicerades i Stanford News 2022. Underlaget är en vetenskaplig artikel Nuclear waste from small modular reactorsꜜ (2022).

Ingressen i nyhetsartikeln är Stanfordledd forskning finner att små modulära reaktorer kommer att förvärra utmaningarna med högradioaktivt kärnavfall.

En sammanfattning av studien är publicerad i den vetenskapliga tidskriften PNAS

The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), en referentgranskad tidskrift från National Academy of Sciences (NAS), är en auktoritativ källa till kraftfull, originell forskning som brett spänner över de biologiska, fysiska och samhällsvetenskapliga vetenskaperna. Tidskriften är global till sin omfattning och inlämning är öppen för alla forskare över hela världen. (Ibid.) Original

Studien visat att det radioaktiva avfallet i SMR-enheter kan vara 2-30 gånger högre än i dagen större kärnkraftverk. Artikeln ger en utmärkt överblick över de flertal olika tekniska modeller som idag föreslagits för SMR-enheter. Där finns bland annat också en diskussion om olika mätsvårigheter med mera.

I studien finns länkar till studier som hävdar motsatsen. Kontrollfråga: När vet man vem som har rätt och i vilken situation befinner "vi" oss då i om avfallsvolymen är (väsentligt) högre än "best case"?

I artikelns slutsatser står ...

Denna analys av tre distinkta SMR-designer visar att relativt till en gigawatt-skala PWR kommer dessa reaktorer att öka energiekvivalenten volymer av SNF, långlivad LILW och kortlivad LILW [LLW = Low and Intermediate Level Short Lived Waste] med faktorer upp till 5,5, 30 respektive 35. Dessa resultat står i kontrast till avfallsminskningen gynnar som förespråkare har gjort anspråk på avancerad kärnteknik.

Ännu viktigare är att SMR-avfallsströmmarna kommer att ha betydande (radio-)kemiska skillnader från befintliga reaktorer. (Ibid.) Original

... Därför innebär detta att de flesta SMR-konstruktioner ger en betydande nettonackdel för kärnavfallshanteringen. Med tanke på att SMR är oförenliga med befintliga tekniker och koncept för bortskaffande av kärnavfall bör framtida studier ta upp om säker mellanlagring av reaktiva SMR-avfallsströmmar är trovärdig med referens till den fortsatt förseningen i utvecklingen av ett geologiskt slutförvar i USA. (Ibid.) Original

Om hantering av avfall från Små Modulära Reaktorer

Kärnavfallsrådetꜜ är tvärvetenskaplig kommitté där ledamöterna utses av regeringen. Den startade 1992 och lades ner per december 2022. Som framgår av deras hemsida har de givit ut en rad publikationer om hantering av kärnavfall och en rad kringhörande frågor.

I en presentation 2022 gör Sophie Grapeꜜ, docent i fysik med inriktning mot tillämpad kärnfysik vid Uppsala universitet, en internationell och pedagogisk genomgång av SMR:er och framför allt avfallsfrågor för SMR:er. Punkterna är ...

1. Vad är små modulära reaktorer (SMR:er) för något?
2. SMR:er ur ett historiskt perspektiv
3. Vilka satsar på SMR:er och vad är det för reaktorsystem som utvecklas?
4. Vad för bränslen kan komma att användas?
5. Vem studerar avfallet och vad som kommer hända med det?
6. Slutsatser och rekommendationer

Här är två av punkterna från punkt 6 ...

Referenser
Skribent

Johan Schlasberg

Publicerades: 2023.04.08
Uppdaterades: 2023.04.15


3 Story

smr - kostnader
Kostnadsutveckling

Kostnader och subventioner för SMR

Det kommer att presenteras ett flertal olika projektioner för vad en SMR-anläggning kommer att kosta. För att få mer aktuell kunskap om detta kan man följa utvecklingen för något eller några av de pågående SMR-projekten. Ett sådant drivs av Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS). Projektet (CFPP) planeras bestå av sex 50 MW SMR-enheter (nedskalat från nio) och är en indikator på kostnadsutvecklingen och amerikanska subventioner. Projektet fick 2020 ett bidrag från amerikanska energidepartementet (DOE) på cirka 1.4 miljarder USD (15 miljarder SEK).

Bidraget visar vikten av CFPP, som kommer att bli det första NuScale små modulära kärnreaktorprojektet (SMR) i USA. [...] Projektet kommer också att bidra till att upprätthålla USA:s ledarskap inom kärnkraftsinnovation och utveckling. (Ibid.) Original

Tabellen visar den mycket stora kostnadsökningen som skett från projektets tidigare estimat till det just nu aktuella komponentpriserna. Utöver bidraget från DOE 'tillkommer' en subvention via "The Inflation Reduction Act" på 30 USD/MWh. Det är rimligt att anta att projekt - inom alla områden - under många år framöver kommer att behöva baseras på (kalkyl)räntor som väsentligt överstiger de senaste årens lågräntemiljö. Projekt med lång startsträcka drabbas mer än de som generar intäkter snabbare.

Tabellen och analysen av kostnaderna för SMRꜜ kommer från The Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA)ꜜ. Citat nedasn från IEEFA-analysen ...

Det är också viktigt att komma ihåg att riktpriset på 89 $/MWh är i 2022 års dollar och avsevärt underskattar vad kraftbolagen och deras skattebetalare faktiskt kommer att betala om SMR slutförs. Till exempel, om man antar en blygsam inflation på 2% fram till 2030, skulle företag och skattebetalare betala 102 USD för varje MWh el från SMR – inte de 89 USD NuScale och UAMPS vill att de ska tro att de kommer att betala.

Ökningen med 53 % av SMR:s målpris för el sedan 2021 har drivits av en dramatiskt ökning på 75 % i projektets beräknade byggkostnad, som har stigit från 5,3 miljarder dollar till 9,3 miljarder dollar. Den nya uppskattningen gör NuScale SMR ungefär lika dyrt på en dollar-per-kilowatt-basis (20 139 USD/kW) som kärnkraftsprojektet med två reaktorer Vogtle som för närvarande byggs i Georgien, vilket undergräver påståendet att SMR:er kommer att vara billiga att bygga. (Ibid.) Original

En debattartikel i Sydsvenskan "Ny kärnkraft löser inte de utmaningar höga elpriser medför" tar upp ett antal frågor om förutsättningarna för att SMR-enheter ska bli säkra och lönsamma. Den avslutas med ...

Sammantaget undrar vi vem som ska betala de skyhöga merkostnaderna som en satsning på riskfylld kärnkraft genererar? Ny kärnkraft kan optimistiskt börja producera el 2035 och innan större kvantiteter nås går det ytterligare cirka 10 år. För att dämpa klimatförändringarna är det 20 år för sent.

För samhällsekonomin, klimatet, trygghet och hushållens plånböcker förespråkar vi fortsatt stor satsning på förnybar el. Havsbaserad vindkraft och solceller med möjlighet till långtidslagring i till exempel väte är de för närvarande mest attraktiva alternativen. De bygger på befintlig teknik och kan byggas omgående.

Ny kärnkraft löser inte de utmaningar som höga elpriser medför. (Ibid.)

I en intervju i Vetenskapsradion med M V Ramana, University of Columbia, diskuteras kärnkraftens kostnader.

Prisutveckling och kompetensutveckling

Om beställare av SMR-enheter gör bedömningen att priserna kommer att sjunka i takt med att fler enheter levererats och byggts återstår den väsentliga frågan om var på Erfarenhetskurvan industrin är när beställningspriset avgörs. Då priset i början är högt kan det - ur ekonomisk synvinkel - vara en strategi att avvakta några år tills bättre dataunderlag finns. Denna fråga berörs bland annat i en artikel i Financial Times 2022ꜜ ...

Ett 70-tal konstruktioner befinner sig i olika utvecklingsstadier globalt, rapporterar IEAꜜ. Analytiker varnar dock för att privat kapital också kommer att vara väsentligt, och regleringssäkerhet kommer att krävas för att attrahera det. Högre kostnader för att bygga den första av dessa nya typer av reaktorer kommer också att vara en viktig utmaning. (Ibid.) Original

Ett skäl till att amerikanska staten subventionerar SMR-enheter, se ovan, kan vara att befästa en kommersiell marknad. Det kan ifrågasättas om det i Sverige kommer att utvecklas en internationellt konkurrenskraftig industriell kompetens och kapacitet för produktion av SMR-enheter även om ett sådant projekt (Leadcold) pågår. Läs om projekt för Ny kärnkraft i Sverige ORD. Detta bör jämföras med svenska möjligheter för (kompetens)utveckling och exportaffärer inom andra "Gröna" områden.

Referenser
Skribent

Johan Schlasberg

Publicerades: 2023.04.08
Uppdaterades: 2023.04.12



Lista på eventuellt nya ORD i BiBB.
Något du är extra intresserad av?



You know a lot, we may add a little®

Energi Kontroversiella ORD